The karbon padat pada suhu kamar, dan dalam bentuk yang terbentuk, hadiah dalam bentuk yang berbeda alam, yang dikenal sebagai alotrop .
Dalam alotropi karbon, lima bentuk diketahui, tidak termasuk karbon amorf, dan mereka adalah: grafit, berlian, fullerene, karbon, dan nanotube.
Dalam hal ini kita akan memperlakukan tiga bentuk alotropik pertama karena mereka adalah yang paling banyak digunakan, terkenal atau berlimpah.
Grafit:
Grafit memiliki struktur laminar (seperti dapat dilihat pada gambar), lembaran dipisahkan oleh lapisan, dan setiap lapisan memiliki jarak antara 3,35 , yang sesuai dengan jumlah jari-jari Van der Waals, yang menunjukkan bahwa gaya antar lapisan harus relatif lemah. Fakta ini menunjukkan kelembutan grafit, serta sifat pelumas, yang biasanya dikaitkan dengan geser satu lapisan di atas yang lain.
Lapisan dapat bergelombang , karena saturasi atom karbon dan oleh karena itu, hilangnya sistem. Fakta ini menganugerahkan sifat seperti non-konduktivitas, atau tidak berwarna.
Hanya dua jenis yang diketahui:
-oksida grafit
-grafit fluorida.
- Grafit oksida: Diperoleh dengan memperlakukan grafit dengan zat pengoksidasi yang sangat kuat dalam keadaan berair, seperti asam nitrat atau kalium permanganat. Komposisinya tidak sepenuhnya tetap, tetapi menyerupai C2O, meskipun mungkin mengandung beberapa H, dan lapisannya terpisah 6 hingga 11.
- Grafit fluorida: Diperoleh melalui fluorinasi langsung grafit pada suhu 600º C. Pada suhu yang lebih rendah, dan dengan adanya HF, terbentuk padatan abu-abu (atau juga putih jika murni), dengan sifat pelumas seperti grafit, tetapi dalam hal ini lebih tahan terhadap oksidasi, juga hidrofobik dan tidak reaktif sama sekali.
Mungkin terjadi bahwa lapisan mempertahankan kerataannya , dalam hal ini mereka memiliki sifat berwarna dan konduktif.
Karbon dan jelaga terdiri dari partikel grafit kecil, melayani permukaan besar bahan ini untuk menyerap berbagai gas dan zat terlarut.
Benda-benda yang dipasarkan terbuat dari serat karbon ini diproduksi dengan cara pirolisis serat-serat polimer organik.
Saat ini grafit memiliki berbagai aplikasi, dalam pembuatan pensil, karena konduksi listrik dan panas yang baik, grafit juga digunakan untuk melapisi cetakan elektroplating, untuk dapat memproduksi cawan lebur atau cetakan yang akan dikenai suhu tinggi. Ini juga digunakan untuk mencegah oksidasi, dan belakangan ini dianggap sebagai mineral yang baik untuk pembuatan senjata nuklir, karena penggunaannya untuk mengurangi aksi neutron uranium.
Fullerene:
Mereka terbentuk ketika grafit diuapkan dalam laser. Ini adalah berbagai kelompok besar yang memiliki inti atom karbon yang konstan.
Pengelompokan atom ini disebut fullerene, yang paling terkenal dikenal sebagai C60 .
Ditemukan pada tahun 1985 oleh H. Kroto, ketika ia mencoba mempelajari struktur molekul karbon, yang hingga sekarang masih misterius, yang ada di luar angkasa.
Penyelidikan menunjukkan bahwa caral 60-atom lebih kuat dan lebih stabil daripada yang lain, yang tidak dapat dijelaskan pada saat itu. Pencarian jawaban menyarankan bahwa atom ditempatkan dalam bentuk bola yang membentuk segi enam dan segi lima, mengingatkan pada bentuk kubah arsitek Richard Buckminster Fuller , maka nama Fullerene.
Ciri khas yang aneh adalah kenyataan bahwa segi enam dan segi lima selalu berhimpitan dalam 60 titik, membentuk aspek sepak bola, dan itulah sebabnya mereka juga dikenal dengan nama pemain sepak bola . Sejak mereka ditemukan, fullerene telah diselidiki dengan cepat, sangat memajukan pengetahuan mereka.
Ukuran fullerene berkisar antara C30 dan C1000, memiliki struktur yang sangat simetris, yang membuatnya sangat elastis dan stabil. Mereka mempertahankan sifat grafit yang terdelokalisasi, baik di dalam atau di luar lautan elektron yang besar.
Berkat diameter internal karbon, fullerene dapat menampung ion-ion kecil yang berbeda seperti helium, kalium, dll. di dalamnya, dan ada juga kemungkinan bahwa atom-atom lain melekat pada bagian dalam atau luar bola, sehingga memungkinkan untuk memperoleh senyawa dengan sifat fisikokimia yang cukup berguna, seperti KC60, yang merupakan superkonduktor yang baik.
Berlian:
Berlian memiliki struktur kristal kovalen tiga dimensi , yang terdiri dari ikatan CC yang saling berhubungan, memanjang melalui seluruh kristal, itulah sebabnya berlian dikatakan sebagai molekul raksasa. Struktur kristal kubik dan berpusat di musim gugur, struktur ini umumnya dikenal sebagai kisi berlian .
Ini adalah salah satu padatan terkeras yang diketahui, dan juga memiliki kepadatan tinggi dan indeks bias, menjadi bentuk karbon alotropik paling stabil kedua (yang pertama adalah grafit).
Karakteristik utamanya adalah kekerasannya (ketahanan terhadap goresan), properti yang memungkinkan aplikasinya terutama pada alat pemoles atau pemotong.
Karena karakteristik strukturnya yang cukup kaku, kontaminasi dengan pengotor sulit dilakukan.
Berlian tidak diragukan lagi adalah batu permata yang paling terkenal, berkat sifat optiknya, transparansi, kekerasan, dll.
Berlian hanya dapat diperoleh mulai dari karbon grafit, dengan tekanan dan suhu tinggi. Sekitar 40% dari produksi berlian global saat ini adalah sintetis, meniru kondisi mantel bumi di mana mereka terbentuk secara alami melalui magma, mencapai permukaan bumi melalui letusan gunung berapi.
Berlian diidentifikasi melalui konduktivitas listriknya yang tinggi, atau indeks bias.
Berlian memiliki industri dengan dua cabang, satu didedikasikan untuk berlian sebagai batu mulia, dan industri lainnya.